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μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。一个具有EK0=2529.6eV动能、处于基态的μ氢原子与一个静止的同样处于基态的μ氢原子发生对心碰撞(正碰),则关于处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是( )A.可能跃迁到n=2的第一激发态
B.可能跃迁到n=3的第二激发态
C.可能使一个氢原子电离
D.不可能发生跃迁
D两个处于基态的μ氢原子发生正碰,若是有动能损失,则由能量守恒可知,损失的动能转化原子的结合能(就是原子的能量,原子的能级跃迁可能吸收光子,也可能是在原子碰撞中获得能量,从而发生跃迁)。在碰撞中,动能损失最大的碰撞是完全非弹性碰撞(即碰撞后速度相等),也就是当两个μ氢原子获得共同速度。由动量守恒定律可得: 此过程损失的动能为这两个氢原子在碰撞过程中损失的最大动能为△EK=1264.8eV,这个能量不足以使处于基态的氢原子向激发态跃迁,因为基态的氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为1897.2 eV,所以处于基态的氢原子不可能发生跃迁或电离,即D选项正确。
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